Um mundo alienígena recém-descoberto, girando em uma órbita em forma de gancho, está oferecendo aos caçadores de planetas um lugar privilegiado para uma fase raramente vista da formação de planetas gigantes.

Chamado de TOI 5205b, o gigante gasoso do tamanho de Netuno está em uma trajetória extremamente excêntrica em torno de uma estrela semelhante ao Sol, oscilando de uma distância de 60 milhões de milhas (100 milhões de km) a 200 milhões de milhas (320 milhões de km) de distância a cada 111 dias.

Esta órbita altamente alongada e a massa relativamente baixa do planeta, de cerca de 38 massas terrestres, estão a ajudar os astrónomos a lançar luz sobre o mal compreendido período da adolescência na vida dos gigantes gasosos. Em particular, a estranha órbita de TOI 5205b sugere que a formação do planeta foi interrompida, possivelmente por um encontro com outro planeta gigante no seu sistema, que dispersou o núcleo rochoso do planeta em crescimento e interrompeu a acumulação de gás do seu disco natal.

“Este é um dos planetas gigantes mais extremos que já vimos até hoje”, disse a astrônoma Jessica Libby-Roberts, da Universidade do Texas em Austin, autora principal do estudo publicado no The Astrophysical Journal Letters.

"É um objeto muito desafiador para se enquadrar nos nossos modelos atuais de como os gigantes gasosos se formam e evoluem."

Como o próprio nome indica, a missão Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) detectou originalmente TOI 5205b em 2021. Ao examinar as curvas de luz deste caçador espacial de pequenas quedas no brilho de uma estrela causadas por exoplanetas em órbita, Libby-Roberts notou que o planeta os trânsitos eram muito curtos e estranhamente espaçados, dado o período orbital estimado do sistema.

“No alerta do TESS que recebemos, dizia que o período era de cerca de 20 dias ou algo assim, e imediatamente isso não parecia certo apenas olhando para as curvas de luz”, disse Libby-Roberts. "Eles pareciam muito mais consistentes com um período de cerca de 111 dias, o que me deixou animado."

Observações terrestres de acompanhamento reunidas por Libby-Roberts e colegas usando espectrógrafos de alta resolução, que estudam a absorção e emissão de luz de um objeto, confirmaram o verdadeiro período orbital do sistema. Essas medições também refinaram a massa do planeta, o que é importante para a compreensão da sua densidade, juntamente com outras pistas sobre o caminho evolutivo do TOI 5205b.

As teorias atuais sugerem que planetas gasosos gigantes como Júpiter ou Saturno se formam a partir de acumulações de gelo, poeira e moléculas orgânicas nas regiões frias de um disco protoplanetário – a placa rotativa de material que rodeia uma estrela jovem e da qual nascem os planetas.

Uma vez que o núcleo sólido atinge cerca de 10 vezes a massa da Terra, torna-se massivo o suficiente para atrair um envelope inchado de gás do seu entorno. Quanto mais massivo se torna o envelope de gás, mais gás ele atrai através da atração gravitacional. Este processo descontrolado é o que permite que alguns planetas se transformem em gigantes.

Como a idade estimada do TOI 5205b é de aproximadamente 100 milhões de anos, ele oferece aos cientistas a oportunidade de estudar diretamente este processo de “acreção descontrolada de gás” e sondar as condições da adolescência de um planeta gigante.

No entanto, a órbita excêntrica do TOI 5205b representa um desafio para cenários simples de acreção central, que prevêem órbitas suaves e quase circulares. Os astrónomos pensam que encontros entre planetas gigantes podem ser uma ocorrência comum durante a formação de exoplanetas, influenciando o seu desenvolvimento e alterando as suas trajetórias orbitais. No caso de TOI 5205b, as simulações sugerem que o planeta provavelmente começou numa órbita bastante circular, mas teve um encontro próximo com outro planeta gigante no sistema há cerca de 10 milhões de anos.

Esta interação gravitacional dispersou significativamente o núcleo rochoso do TOI 5205b e interrompeu a acumulação suave de gás do planeta, resultando na sua menor massa e órbita excêntrica.

“Pensei muito sobre esse sistema e tenho muitas outras perguntas”, disse Libby-Roberts. “Estou realmente ansioso por estudos futuros para entender mais sobre a dinâmica e a história do sistema e como ele acabou com essa órbita tão excêntrica”.

Libby-Roberts e colegas planeiam procurar planetas adicionais no sistema e observar TOI 5205b noutros comprimentos de onda, como o infravermelho, para compreender melhor a atmosfera do planeta, a composição e a quantidade de luz estelar que reflecte.